CN206535324U - 一种用于scr脱硝的离心式预除尘装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于SCR脱硝的离心式预除尘装置，包括进气烟道、外筒、灰斗、中心筒和离心叶片单元，外筒的入口端与进气烟道的出口端连接，灰斗设置在外筒的下方并通过外筒底部的外筒出口端与外筒连通；离心叶片单元设置在进气烟道的中心线上并且包括锥体和叶片，锥体由前伞状锥体、后伞状锥体和中间的圆柱体连接构成，叶片均匀地布置在所述圆柱体的外圆周表面上；中心筒设置在离心叶片单元的后方，中心筒的入口端面对离心叶片单元设置且出口端从外筒的后部伸出，中心筒与外筒之间具有间隙。本实用新型能够在SCR催化反应发生之前除去烟气中的部分飞灰并避免由于飞灰沉积带来流场不均、催化剂堵塞等问题而使得脱硝装置正常运行。

Description

一种用于SCR脱硝的离心式预除尘装置

技术领域

本实用新型涉及电厂废气处理的技术领域，更具体地讲，涉及一种用于 SCR脱硝的离心式预除尘装置。

背景技术

根据国内SCR脱硝运行情况统计，SCR脱硝装置运行初期性能稳定，但是经过几年的运行，部分电厂陆续出现烟道积灰、催化剂堵塞和破损等情况。

目前解决的方法主要是加强吹灰、更换催化剂等，但这不能解决根本问题。经过分析，出现此情况的装置主要是部分高含尘项目，这些项目烟气含尘量最多达到50g/Nm³。颗粒物的高浓度对于催化剂的冲刷磨蚀是相当严重的，对于蜂窝状催化剂而言，出现磨蚀的孔道在烟气流经时，流动阻力和压降都会减小，相比之下会有更多的烟气流过，从而进一步加剧这种磨蚀效果。

鉴于此，如果高含尘项目不进行脱硝预除尘，那么现有的SCR技术将很难满足高含尘项目正常的运行要求。因此，在省煤器出口和SCR反应器之间增加一个预除尘处理器除去部分飞灰是十分必要的。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种能够在SCR催化反应发生之前除去烟气中的部分飞灰并避免由于飞灰沉积带来流场不均、催化剂堵塞等问题而使得脱硝装置正常运行的用于SCR脱硝的离心式预除尘装置。

本实用新型提供了一种用于SCR脱硝的离心式预除尘装置，所述离心式预除尘装置包括进气烟道、外筒、灰斗、中心筒和离心叶片单元，

所述外筒的入口端与进气烟道的出口端连接，所述灰斗设置在外筒的下方并通过外筒底部的外筒出口端与外筒连通；

所述离心叶片单元设置在进气烟道的中心线上并且包括锥体和叶片，所述锥体由前伞状锥体、后伞状锥体和中间的圆柱体连接构成，所述叶片均匀地布置在所述圆柱体的外圆周表面上；

所述中心筒设置在离心叶片单元的后方，所述中心筒的入口端面对离心叶片单元设置且出口端从外筒的后部伸出，所述中心筒与外筒之间具有间隙。

根据本实用新型用于SCR脱硝的离心式预除尘装置的一个实施例，所述离心式预除尘装置设置在省煤器出口与上升烟道之间。

根据本实用新型用于SCR脱硝的离心式预除尘装置的一个实施例，所述进气烟道的入口端通过入口方圆接头与省煤器出口连接，所述中心筒的出口端通过出口方圆接头与上升烟道连接。

根据本实用新型用于SCR脱硝的离心式预除尘装置的一个实施例，所述进气烟道为入口端直径小于出口端直径的扩锥形进气烟道，所述外筒为圆柱体外筒，所述中心筒为圆柱体中心筒，所述进气烟道的中心线与所述外筒的中心线和所述中心筒的中心线重合。

根据本实用新型用于SCR脱硝的离心式预除尘装置的一个实施例，所述中心筒包括扩口段和圆柱段，所述扩口段的入口端直径小于出口端直径。

根据本实用新型用于SCR脱硝的离心式预除尘装置的一个实施例，所述前伞状锥体的锥角为0～90°，所述后伞状锥体的锥角为0～90°，所述离心叶片单元距离进气烟道的入口端的最小距离为0～0.1m。

根据本实用新型用于SCR脱硝的离心式预除尘装置的一个实施例，所述叶片与进气烟道的中心线之间的倾斜夹角为0～90°，所述叶片的数量为6～12 片。

根据本实用新型用于SCR脱硝的离心式预除尘装置的一个实施例，当所述省煤器出口的宽度大于高度的两倍时，采用两组以上的所述离心式除尘器并联设置在省煤器出口与上升烟道之间。

根据本实用新型用于SCR脱硝的离心式预除尘装置的一个实施例，当采用两组所述离心式除尘器并联设置在省煤器出口与上升烟道之间时，两组离心式除尘器的叶片排列方向对称设置。

本实用新型提供的用于SCR脱硝的离心式预除尘装置结构简单且易于制造，安装维护管理以及设备投资和操作费用都较低，并且能够在SCR催化反应发生之前除去烟气中的部分飞灰(尤其可以用来去除5μm以上的粒子)并避免由于飞灰沉积带来流场不均、催化剂堵塞等问题而使得脱硝装置正常运行。

附图说明

图1示出了根据本实用新型示例性实施例的用于SCR脱硝的离心式预除尘装置的安装位置结构示意图。

图2示出了根据本实用新型示例性实施例的用于SCR脱硝的离心式预除尘装置的透视结构示意图。

图3示出了沿着图1中A-A方向的剖视图。

图4示出了方圆接头的侧视结构示意图。

图5示出了并联设置两组离心式预除尘装置的结构示意图。

图6示出了实施例中利用数值模拟飞灰颗粒的运动轨迹图。

图7示出了实施例中烟气速度对除尘效率的影响曲线。

附图标记说明：

10-省煤器、11-省煤器出口、20-离心式预除尘装置、21-进气烟道、22-外筒、23-灰斗、24-中心筒、241-扩大段、242-圆柱段、25-离心叶片单元、251- 前伞状锥体、252-圆柱体、253-后伞状锥体、254-叶片、30-上升烟道、31-上升烟道入口、40-入口方圆接头、50-出口方圆接头。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面将对本实用新型用于SCR脱硝的离心式预除尘装置的结构和原理进行详细的说明。

目前，应用于电厂的除尘技术分为重力除尘器、惯性除尘器、旋风除尘器、过滤除尘技术、电除尘技术、湿式除尘技术等。SCR脱硝装置位于锅炉的省煤器的出口11和空预器入口之间，包括AIG系统和带有整流器及催化剂床层的反应器。根据SCR脱硝装置的结构，本实用新型的预除尘设置在省煤器出口和反应器前比较合理。过滤除尘技术、电除尘技术、湿式除尘技术受空间和阻力的限制，不适合SCR脱硝的预除尘；而结构简单的重力除尘对小粒径(30 μm以下)粒子的除尘效率有限。相对来说，离心式除尘在合理的阻力范围内对飞灰粒径的选择范围更大，更适用于本实用新型的工况。

具体地，离心式除尘机的原理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力将尘粒从气流中分离并沿外壁旋转，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。在普通操作条件下，作用于粒子上的离心力是重力的5～2500倍。本实用新型则利用该原理开发出应用于SCR脱硝预除尘的离心式除尘装置。可以用来去除5μm以上的尘土粒子。

图1示出了根据本实用新型示例性实施例的用于SCR脱硝的离心式预除尘装置的安装位置结构示意图，图2示出了根据本实用新型示例性实施例的用于SCR脱硝的离心式预除尘装置的透视结构示意图，图3示出了沿着图1中 A-A方向的剖视图。

如图1至图3所示，根据本实用新型的示例性实施例，所述用于SCR脱硝的离心式预除尘装置20设置在省煤器出口11与上升烟道30之间，其包括进气烟道21、外筒22、灰斗23、中心筒24和离心叶片单元25。由此，烟气气流进入该离心式预除尘装置20之后，通过撞击离心叶片单元25产生的惯性力，进而向四周撞击叶片产生离心力，将飞灰颗粒甩向壁面，使飞灰沿着外筒壁旋流并进行气固分离，再借助重力作用落入灰斗，净化后的气体则沿中心筒进入排气管到达上升烟道。

根据本实用新型，外筒22的入口端与进气烟道21的出口端连接，灰斗23 设置在外筒22的下方并通过外筒22底部的外筒出口端与外筒22连通，由此烟气气流中的飞灰通过进气烟道21进入后在离心力作用下紧贴外筒22的内壁旋转，再通过重力作用落入下方的灰斗23中被收集。

离心叶片单元25设置在进气烟道21的中心线上并且包括锥体和叶片254，锥体由前伞状锥体251、后伞状锥体253和中间的圆柱体252连接构成，叶片 254均匀地布置在圆柱体252的外圆周表面上。由于前伞状锥体251、后伞状锥体253带有一定的锥角，因此气流进入进气烟道21之后会在惯性力的作用下碰撞伞状锥体并向四周扩散；叶片254为带有一定角度的直板，其均匀布置在圆柱体252的外圆周表面上，叶片254固定在圆柱体252与进气烟道21之间，由此扩散的气流能够沿着叶片254旋转，气流撞击叶片254产生的离心力将其中的飞灰颗粒甩向外筒22的内壁面并使飞灰沿着外筒22的内壁面旋流而实现气固分离。其中，包括叶片254的离心叶片单元25既可以是固定的，也可以是能够旋转的，优选为能够旋转，从而实现更好的气固分离效果。

中心筒24设置在离心叶片单元25的后方，中心筒24的入口端面对离心叶片单元25设置且出口端从外筒22的后部伸出，中心筒24与外筒22之间具有间隙。事实上，飞灰是在中心筒24与外筒22之间的间隙中贴壁旋转，继而在重力作用下进入与该间隙连通的灰斗23中，而净化后的净化烟气则进入中心筒24并到达上升烟道30。

其中，进气烟道21优选为入口端直径小于出口端直径的扩锥形进气烟道，有利于烟气的进入；外筒22优选为圆柱体外筒，中心筒24优选为圆柱体中心筒；并且，进气烟道21的中心线与外筒22的中心线和中心筒24的中心线重合。

优选地，中心筒24包括扩口段241和圆柱段242，扩口段241的入口端直径小于出口端直径，扩口段241与圆柱段242的连接位置和进气烟道21与外筒22的连接位置可以在横截面方向上重合或不重合。其中，设置扩口段241 的目的是为了减小气流带走飞灰的面积，从而使更多飞灰贴壁旋转。

其中，由于省煤器出口11一般为矩形出口，而除尘装置的进气烟道21入口端一般为圆形出口，因此需要通过方圆接头连接省煤器出口11和进气烟道 21，即进气烟道21的入口端通过入口方圆接头40与省煤器出口11连接；类似地，由于中心筒出口端一般为圆形出口，而上升烟道入口31一般为矩形入口，因此也需要方圆接头连接中心筒24和上升烟道30，即中心筒24的出口端通过出口方圆接头50与上升烟道30连接，图4示出了方圆接头的侧视结构示意图，入口方圆接头40、出口方圆接头50的结构如图4所示，但本实用新型不限于此。

为了达到最佳的除尘效果，前伞状锥体的锥角α优选为0～90°，更优选为45～60°；后伞状锥体的锥角β优选为0～90°，更优选为30～45°；离心叶片单元25距离进气烟道21的入口端的最小距离为0～0.1m。叶片254与进气烟道21的中心线之间的倾斜夹角θ为0～90°，更优选为45～60°；叶片254 的数量优选为6～12片，更优选为8片。

预除尘器的性能因结构不同而异。离心式预除尘器要求较高的气流速度，气体在撞到离心叶片单元25的锥体之前的速度越高，碰撞后沿叶片254的旋流强度越高，则分离出的粉尘越多且除尘效率越高。通常省煤器出口11的气流速度在7m/s～20m/s之间，而本实用新型的离心式预除尘器在入口气流速度为4m/s以上时就能够实现较高的除尘率，能够满足现有工况。其中，离心式预除尘装置的各个部件都有一定的尺寸比例，每一个比例关系的变动都会影响效率和压力损失，本领域技术人员需根据除尘要求和实际工况进行设计。

从技术、经济诸方面考虑本实用新型的离心式预除尘装置的压力损失应控制在1000Pa以下，从空间分布来讲，还可以采用并联的多管离心式除尘器装置。具体地，省煤器出口11一般为矩形且深度为高度的两到三倍，而离心式预除尘装置的进气烟道入口端为圆形，为了使进入离心式预除尘装置的气流分布均匀，因此可采用并联两组或更多组离心式预除尘装置达到优化流场的目的。并且，为了控制阻力，单组除尘器体积庞大不利于空间分布，而采用多组并联方式在相同流速和阻力的条件下，能够缩小体积并利于空间分布和加工。

图5示出了并联设置两组离心式预除尘装置的结构示意图。如图5所示，当省煤器出口11的宽度大于高度的两倍时，采用两组以上的离心式除尘器并联设置在省煤器出口11与上升烟道30之间。并且，当采用两组离心式除尘器并联设置在省煤器出口11与上升烟道30之间时，两组离心式除尘器的叶片254 排列方向对称设置。

下面结合具体实施例对本实用新型用于SCR脱硝的离心式预除尘装置作进一步说明。

以某SCR脱硝装置为例，省煤器出口尺寸为2.6m×6.5m。采用本实用新型的离心式预除尘装置作为脱硝预除尘的设计方案，其中预除尘装置设置在省煤器出口和上升烟道之间。由于省煤器出口的宽度方向尺寸大于高度尺寸的2 倍，因此采用并联双管离心式除尘装置。

1)方案

省煤器出口分为两路，第一路出口尺寸为2.6m×3.25m，后接入口方圆接头，直径为3.25m。入口方圆接头后接扩锥形进气烟道，最大直径为4m且长度为2.5m。扩锥形进气烟道后接圆柱体外筒，直径为4m且长度为2.6m。外筒底部的出口端下接灰斗，灰斗宽度为2.6m且高度为3m。离心叶片单元的锥体距离进气烟道的入口端的距离为0.05m，锥体由前后两个伞状锥体和中间的圆柱体相连接构成，其中前伞状锥体的锥角α为55°，后伞状锥体的锥角β为 30°，圆柱体的直径为1m且长度为1m，叶片均匀地布置在圆柱体的外圆周表面上并且嵌于圆柱体与外筒之间，叶片与中心线的夹角θ为60°，沿圆柱体的外圆周表面依次排列8个。中心筒由扩口段和圆柱段组成，其中扩口段与圆柱段的连接位置和进气烟道与外筒的连接位置在横截面方向上重合，扩口段的长度为0.05m，圆柱段的长度为3.5m。中心筒后接出口方圆接头，其中，第二路与第一路的结构相同，区别在于叶片排列方向与第一路对称。出口方圆接头后并联的两路离心预除尘装置混合后接上升烟道入口。

2.试验结果：

(1)数值模拟计算

通过通用计算软件FLUENT对离心式预除尘装置20内部的气固两相流进行数值模拟，对流场的阻力损失进行了分析，并采用离散相模型(DPM)模拟固体颗粒运动轨迹。

图6示出了本实施例中利用数值模拟飞灰颗粒的运动轨迹图，由图6可以看出，飞灰颗粒碰撞到锥体和叶片后，飞灰颗粒沿着外筒内壁并在外筒与中心筒之间的间隙内旋转，大部分飞灰颗粒在重力作用下落入灰斗，少部分飞灰颗粒进入中心筒和上升烟道。

(2)物理模型试验

热态试验完全遵从相似定理，按照以下步骤进行：

1)根据试验条件确定模型的比例10:1，按照几何相似比例计算模型的尺寸并制作模型，且尽量保持与实际的边界条件相似。

2)根据相似原理，模型试验流速为4m/s，8m/s、12m/s、16m/s和20m/s。

表1示出了本实施例中烟气中飞灰的粒度分布情况，表2示出了本实施例中模拟所得在不同烟气气流速度下的除尘效率情况，图7示出了本实施例中烟气速度对除尘效率的影响曲线。

表1本实施例中烟气中飞灰的粒度分布情况

粒径(μm)	0～7	0～17	0～33	0～59	0～77	0～100
							粒度组成(％)	10	25	50	75	84	100

表2本实施例中模拟所得在不同烟气气流速度下的除尘效率情况

由表1、表2和图7的模型试验结果可以看出，飞灰在灰斗底部有明显的沉积。试验数据表明，在省煤器出口的气流速度或离心式预除尘装置的入口气流速度为4m/s以上时，除尘效率即可达28％以上，且飞灰捕集率随着运行负荷升高而升高，阻力随负荷升高而增大。由于省煤器出口的气流速度一般在 7m/s～20m/s之间，则应用本实用新型的离心式预除尘装置后的除尘效率在 30％～60％之间，阻力在500Pa以下，能够较好地保持脱硝装置正常运行。

综上所述，本实用新型的用于SCR脱硝的离心式预除尘装置结构简单且易于制造，安装维护管理以及设备投资和操作费用都较低，并且能够在SCR 催化反应发生之前除去烟气中的部分飞灰(尤其可以用来去除5μm以上的粒子)并避免由于飞灰沉积带来流场不均、催化剂堵塞等问题而使得脱硝装置正常运行。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种用于SCR脱硝的离心式预除尘装置，其特征在于，所述离心式预除尘装置包括进气烟道、外筒、灰斗、中心筒和离心叶片单元，

所述外筒的入口端与进气烟道的出口端连接，所述灰斗设置在外筒的下方并通过外筒底部的外筒出口端与外筒连通；

所述离心叶片单元设置在进气烟道的中心线上并且包括锥体和叶片，所述锥体由前伞状锥体、后伞状锥体和中间的圆柱体连接构成，所述叶片均匀地布置在所述圆柱体的外圆周表面上；

所述中心筒设置在离心叶片单元的后方，所述中心筒的入口端面对离心叶片单元设置且出口端从外筒的后部伸出，所述中心筒与外筒之间具有间隙。

2.根据权利要求1所述用于SCR脱硝的离心式预除尘装置，其特征在于，所述离心式预除尘装置设置在省煤器出口与上升烟道之间。

3.根据权利要求2所述用于SCR脱硝的离心式预除尘装置，其特征在于，所述进气烟道的入口端通过入口方圆接头与省煤器出口连接，所述中心筒的出口端通过出口方圆接头与上升烟道连接。

4.根据权利要求1所述用于SCR脱硝的离心式预除尘装置，其特征在于，所述进气烟道为入口端直径小于出口端直径的扩锥形进气烟道，所述外筒为圆柱体外筒，所述中心筒为圆柱体中心筒，所述进气烟道的中心线与所述外筒的中心线和所述中心筒的中心线重合。

5.根据权利要求1所述用于SCR脱硝的离心式预除尘装置，其特征在于，所述中心筒包括扩口段和圆柱段，所述扩口段的入口端直径小于出口端直径。

6.根据权利要求1所述用于SCR脱硝的离心式预除尘装置，其特征在于，所述前伞状锥体的锥角为0～90°，所述后伞状锥体的锥角为0～90°，所述离心叶片单元距离进气烟道的入口端的最小距离为0～0.1m。

7.根据权利要求1所述用于SCR脱硝的离心式预除尘装置，其特征在于，所述叶片与进气烟道的中心线之间的倾斜夹角为0～90°，所述叶片的数量为6～12片。

8.根据权利要求2所述用于SCR脱硝的离心式预除尘装置，其特征在于，当所述省煤器出口的宽度大于高度的两倍时，采用两组以上的所述离心式除尘器并联设置在省煤器出口与上升烟道之间。

9.根据权利要求8所述用于SCR脱硝的离心式预除尘装置，其特征在于，当采用两组所述离心式除尘器并联设置在省煤器出口与上升烟道之间时，两组离心式除尘器的叶片排列方向对称设置。